Земля — загадки нашей планеты

Земля очень велика. Тысячи километров отделяют друг от друга Европу и Америку, Африку и Австралию. Казалось бы, какая связь может существовать между ураганом, пронесшимся над берегами Японии, снегопадом в Москве и жарой в африканских пустынях, какое отношение могут иметь друг к другу полярное сияние в Мурманске и нарушения международной радиосвязи? Даже сам вопрос, поставленный таким образом, может показаться странным. Однако в действительности землетрясения, морские течения, погода и другие явления, происходящие в недрах и на поверхности Земли, а также в ее воздушной оболочке, находятся в самой тесной связи друг с другом.

Год, продолжавшийся восемнадцать месяцев

Чтобы изучить все эти явления, необходимо одновременно вести за ними многочисленные наблюдения в различных пунктах земного шара.
Решить эту задачу можно только при условии международного сотрудничества ученых.

Мысль о проведении коллективных исследований по изучению Земли возникла еще в 19 веке. В 1879 году ее одобрил Международный метеорологический конгресс в Риме, после чего была детально разработана программа международных исследований в полярных областях.

В этих работах активно участвовал и Советский Союз.
Вторая мировая война прервала международные исследования в Арктике. И лишь в 1950 году было высказано предложение о проведении третьего полярного года, которое горячо поддержали международные научные организации. Однако сразу стало ясно, что при современном уровне развития науки уже нельзя ограничиться исследованиями только в полярных областях. Они должны охватить весь земной шар. Так возник проект Международного геофизического года, во время которого научные наблюдения будут проводиться на всей планете Земля.

Для успешного изучения многих явлений необходимы длительные сроки, поэтому геофизический год был длиннее обычного календарного. Он продолжался восемнадцать месяцев, с 1 июля 1957 года по 31 декабря 1958 года.

Размах работ был исключительным. В исследованиях приняло участие более пятидесяти стран.
Только на территории нашей страны было создано более трехсот станций, расположенных в ста сорока семи пунктах. Советские ученые организовали двадцать пять экспедиций.
Наряду с изучением полярных морей советские ученые приняли участие в океанографических исследованиях и в других районах земного шара.

Для изучения, земного магнетизма в Советском Союзе было построено специальное судно «Заря», в котором не было ни одной детали из железа или другого металла, обладающего магнитными свойствами. «Заря» прошла из Ленинграда в Японское море, проделав в общей сложности путь длиною в 4 500 миль.

Во всех работах, были применены самые совершенные методы, использованы новейшие достижения науки и техники того времени.

Солнце и Земля

Солнце — центр нашей Солнечной системы. Это — гигантская «печь», дающая энергию всей системе. В недрах Солнца при колоссальной температуре и давлении протекает термоядерная реакция, выделяется громадное количество тепла.
В течение всего лишь семи суток лучи Солнца приносят на Землю такое же количество энергии, какое содержится во всех известных нам месторождениях каменного угля, вместе взятых.
Но, кроме света и тепла, Солнце излучает в мировое пространство электромагнитные волны, выбрасывает электрически заряженные частицы.

Проникая в земную атмосферу, эти излучения вызывают магнитные бури, полярные сияния, нарушения радиосвязи и другие явления.
Однако, как известно, солнечная активность не всегда одинакова. Поэтому проведенное исследование в рамках Международного геофизического года должно было определить, когда, ожидается ее очередное усиление.

В последнее время солнечная активность заметно нарастает. Начиная с середины прошлого века, на Солнце появилось много пятен, а 23 февраля 1956 года произошла мощная вспышка, равносильная взрыву миллиона водородных бомб и продолжавшаяся несколько десятков минут.

Эта вспышка вызвала ряд любопытных явлений на Земле. Примерно в течение часа отсутствовала радиосвязь на коротких волнах на освещенной части земного шара. На несколько минут прервалась работа трансатлантического телеграфного кабеля, проложенного по дну океана.

Земные качели

Раньше считали, что наша Земля — шар, что она вращается вокруг своей оси, с исключительной точностью отсчитывая время, что Северный полюс всегда находится на одном и том же месте, что, наконец, географические координаты различных пунктов на Земле никогда не изменяются. Но так ли все это на самом деле? Оказывается, не совсем.

Например, выяснилось, что наша Земля довольно сильно сплюснута у полюсов. Но мало того, она сплюснута еще и с боков по экватору.
В конце позапрошлого столетия газеты многих стран облетело сенсационное сообщение о том, что за последние годы изменилась широта Берлина, то есть его расстояние от Северного полюса.
Многим людям, в том числе и ученым, это известие показалось газетной «уткой». Ему не поверили. Однако вскоре выяснилось, что еще за несколько лет до этого русские астрономы обнаружили изменение широты Пулкова.

Но и тогда еще многие продолжали считать, что никаких изменений широт в действительности не происходит, а обнаруженные изменения — всего лишь ошибка наблюдений.

Для выяснения этого вопроса в 1895 году была организована специальная широтная служба, включающая в себя шесть станций, расположенных на одной и той же широте.
Прошло несколько десятков лет, и не осталось никаких сомнений в том, что широты действительно меняются.

Оказывается, земной шар все время немного покачивается около оси своего вращения.
Одной из причин этого служат сезонные изменения, происходящие на Земле: выпадение и таяние снегов, образование льдов, перемещение больших объемов воздуха и тому подобные явления, связанные с перераспределением масс на поверхности земного шара.

Казалось бы, сколько может весить ветер? Оказывается, немало. Масса холодного воздуха, накапливающаяся в течение зимы над Европой и Азией и смещающаяся с наступлением лета к океану, весит около 300 триллионов тонн!

Благодаря покачиванию Земли Северный полюс совершает своеобразное путешествие по ее поверхности, отклоняясь то в одну, то в другую сторону на 10—15 метров. При этом изменяется его расстояние от различных пунктов земного шара, а, следовательно, изменяется их широта.
В 1953 году было замечено, что, кроме того, Северный полюс ежегодно смещается на 12,5 сантиметра в одном и том же направлении.

Подобное движение должно приводить к постепенным изменениям климата на Земле.
Есть предположение, что многие тысячи лет назад Северный полюс был расположен где-то в Индийском океане, а на месте теперешней Арктики были жаркие тропики. Кстати, об этом свидетельствуют останки древних тропических животных, обнаруженные на современном севере.

Наряду с изучением колебаний широт были организованы также наблюдения за положением материков. Очертания западных берегов Европы и Африки очень похожи на очертания восточных берегов Америки. Возникла мысль о том, что когда-то эти материки представляли собой единое целое, а затем оторвались и отошли друг от друга. Возможно, и сейчас они продолжают смещаться. Но тогда должно меняться расстояние между ними.

Сколько длится секунда

Единицы времени, которыми мы пользуемся, даны нам самой природой. Сутки — это время полного оборота Земли вокруг своей оси. Секунда— 1/86 400 часть суток. Считалось, что вращение Земли дает нам самые точные в мире часы.

Однако в прошлом веке были изготовлены не менее точные кварцевые, а затем атомные часы. Они помогли обнаружить, что наша планета не такой уж идеальный хронометр.

Оказалось, что продолжительность суток постоянно меняется. Главной причиной таких изменений служат приливы и отливы, происходящие под действием притяжения Луны.

Приливы и отливы бывают не только в морях и океанах, но и в твердом теле Земли.
В результате этих необычных приливов и отливов поверхность Земли в Москве, например, дважды в сутки опускается и поднимается на целых полметра.

Благодаря приливам и отливам за каждые сто лет сутки увеличиваются на одну тысячную долю секунды.

Вглубь Земли

Чтобы изучить атмосферу, можно подняться в воздух на самолетах, послать ракеты, запустить искусственные спутники Земли. Чтобы проникнуть в тайны морских глубин, можно опустить водолаза, подводную телевизионную установку, батискафы. Но как проникнуть в недра Земли, если самая глубокая шахта имеет глубину всего лишь в несколько километров?

Однако способ изучения внутреннего строения нашей планеты все же был найден. Во время землетрясения сквозь недра Земли во все стороны от его очага бегут так называемые сейсмические волны, прохождение которых сопровождается колебаниями земной поверхности. Они напоминают те волны, которые распространяются по поверхности воды, когда мы бросаем в нее камень.

Сейсмические волны по-разному проходят сквозь различные вещества. Поэтому, регистрируя такие волны на многочисленных сейсмических станциях, расположенных в различных уголках Земли, можно судить о ее внутреннем строении.

Исследования показали, что земная кора имеет сравнительно небольшую толщину, всего около 50 километров. Далее идет подкорковое вещество. На глубине 2 900 километров находится земное ядро. Слоистое строение земного шара, по-видимому, вызвано тем, что с глубиной сильно возрастает давление. В центре Земли оно превышает атмосферное в 3,5 миллиона раз. При таком чудовищном давлении вещество приобретает огромную плотность, которую пока еще нельзя воспроизвести искусственным путем.